지구 지각은 얼마나 많은 물을 가지고 있을까?

 

지구는 물로 덮여 있지만

지각에는 얼마나 많은 물이 숨어 있을까요?

 

지각 깊은 곳의 바닷물에는 지구의 초기 생명체에 대해 알려줄 수 있는 미생물 군집이 서식할 수 있습니다. (이미지 출처: AlexLMX 경유 게티 이미지)

물은 지구 표면의 거의 4분의 3을 덮고 있습니다. 하지만 지각의 지하에는 얼마나 많은 물이 숨겨져 있을까요?

 

2021년 지구물리학 연구 편지 저널에 발표된 연구에 따르면 지구의 물은 지구의 만년설과 빙하보다 지하에 있는 토양이나 암석의 구멍(지하수)에 더 많이 저장되어 있는 것으로 나타났습니다.

 

"지각에는 약 4,390만 입방킬로미터[1,050만 입방마일]의 물이 있습니다."라고 서스캐처원 대학교의 수문 지질학자이자 2021년 연구의 수석 저자인 그랜트 퍼거슨은 라이브 사이언스와의 인터뷰에서 말했습니다.

 

이에 비해 남극 대륙의 얼음은 약 650만 입방 마일(2700만 입방 킬로미터), 그린란드에서는 약 72만 입방 마일(300만 입방 킬로미터), 남극 대륙과 그린란드 이외의 빙하에서는 3만 8000 입방 마일(15만 8000 입방 킬로미터)의 물을 보유하고 있다고 2021년 연구는 지적했습니다.

 

해양수뿐만 아니라 지하수도 존재

 

2021년 연구에 따르면 지구의 바다는 여전히 지구에서 가장 큰 물 저장고로, 약 3억 1,200만 입방마일(13억 세제곱킬로미터)의 물을 보유하고 있습니다. 하지만 해양을 제외하면 지하수가 전 세계에서 가장 큰 물 저장고라고 이 연구는 지적했습니다.

 

2015년 네이처 지구과학 저널에 발표된 연구에서는 지구 지각의 상부 1.2마일(2km)에 540만 입방마일(2260만 km)의 얕은 지하수, 즉 물이 있다고 추정했었습니다. 이와는 대조적으로 2021년 연구에서는 지각 상부 6.2마일(10km) 내의 지하수를 고려했다고 퍼거슨은 말했습니다.

 

출처. Unsplash

 

이러한 불일치는 지각 상부 1.2마일 아래의 심부 지하수에 대한 이전 추정치가 화강암과 같이 다공성이 낮은 결정질 암석에만 초점을 맞추었기 때문입니다. 2021년 연구에서는 결정질 암석보다 다공성이 높은 퇴적암을 포함했습니다.

 

전체적으로 2021년 연구에서는 지구 표면 아래 1.2~6.2마일 아래에 존재할 것으로 추정되는 지하수의 양이 약 200만 입방마일(850만 km)에서 490만 입방마일(2030만 km)로 두 배 이상 증가했습니다. 이 새로운 추정치는 얕은 지하수에 대해 계산한 570만 입방마일(2,360만 입방킬로미터)과 거의 비슷한 규모입니다.

 

수 킬로미터 이상의 깊이는 아직 알지 못해

 

퍼거슨은 지각의 두께가 일반적으로 19~31마일(30~50km)로, 2021년 연구에서 고려한 6.2마일 깊이보다 훨씬 두껍다고 지적했습니다. 연구팀은 지각이 상대적으로 부서지기 쉬워 물을 머금고 있을 수 있는 부서진 암석을 보유하고 있기 때문에 지각 상부에 초점을 맞췄습니다. 약 6.2마일 아래에서는 지각의 다공성이 훨씬 낮아지고 물을 포함할 가능성이 높다고 그는 말했습니다.

 

대부분 담수인 얕은 대수층 지하수는 식수 및 관개 용수로 사용됩니다. 반면 깊은 지하수는 염분이 많아 쉽게 순환하거나 지표면으로 흐르지 못해 지구의 다른 물과 거의 단절된다고 퍼거슨은 지적했습니다.

 

그러나 깊은 지하수가 상대적으로 고립되어 있다는 것은 일부 지역에서는 이 염수가 매우 오랜 시간 동안 갇혀 있었다는 것을 의미합니다. 이는 지구의 과거에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있다는 것을 의미한다고 2021년 연구는 지적했습니다.

 

퍼거슨은 "우리는 수 킬로미터 이상의 깊이에 있는 이 물에 대해 거의 알지 못하기 때문에 과학의 개척지라고 할 수 있습니다."라고 말했습니다.

 

또한, 이러한 고대 해양은 오늘날에도 여전히 활동 중인 미생물 생태계를 지원할 수 있습니다. 이러한 심해 생물 군집은 지구에서 생명체가 어떻게 진화했는지, 그리고 지표면 아래 깊은 곳에 물이 있을 가능성이 있는 다른 행성에서 생명체가 어떻게 발전할 수 있는지를 밝혀줄 수 있습니다.

 

투손에 있는 애리조나 대학교의 수문지질화학자이자 2021년 연구의 공동 저자인 제니퍼 매킨토시는 라이브 사이언스와의 인터뷰에서 "지구와 다른 행성에서 수 킬로미터 깊이의 물에 대해 탐구할 것이 훨씬 더 많습니다."라고 말했습니다.